2019-2020年九年級物理全冊《能源的開發(fā)和利用》教案 新人教版.doc

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2019-2020年九年級物理全冊《能源的開發(fā)和利用》教案 新人教版 (一)教學(xué)目的 1.常識(shí)性了解射線的應(yīng)用，強(qiáng)射線對人體的危害及防護(hù)。 2.常識(shí)性了解原子核的組成。 3.進(jìn)行物理學(xué)研究方法的啟蒙教育。 (二)教具 錄像機(jī)，監(jiān)視器，原子彈和氫彈爆炸的錄像剪輯。(若沒有上述器材可用原子彈、氫彈爆炸的掛圖代替) (三)教學(xué)過程 1.引入新課 教師：為了打破核壟斷，抵制核訛詐，我國科技工作者自力更生、發(fā)奮圖強(qiáng)，從1961年起自己進(jìn)行核武器的研制，在黨中央的親切關(guān)懷下，全國一盤棋，用了短短4年時(shí)間就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆原子彈。 播放錄像：我國第一顆原子彈爆炸的實(shí)況。 教師：這是我國第一顆原子彈試爆的實(shí)況，其威力超過了第二次世界大戰(zhàn)期間美國在日本廣島上空爆炸的原子彈。緊接著于1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈，完成了其他國家要十幾年或幾十年才能做完的工作。 播放錄像：我國第一顆氫彈試爆實(shí)況。 這是我國試爆第一顆氫彈的情況，與原子彈相比，氫彈所用的燃料更少，而威力則比原子彈大很多。 (若沒有錄像設(shè)備，就出示掛圖，指著原子彈爆炸后形成的蘑菇云問學(xué)生：你們知道這是什么嗎？然后教師再介紹上述情況) 原子彈和氫彈為什么會(huì)具有這么大的威力呢？因?yàn)樗鼈兌祭昧撕四堋Ｎ覀冎阑瘜W(xué)能是在原子發(fā)生變化時(shí)放出的能量，而核能是在原子核發(fā)生變化時(shí)放出的能量。為了了解核能，先要知道原子核的組成情況。 2.進(jìn)行新課 板書課題：〈第二節(jié) 原子核的組成〉 (1)電子的發(fā)現(xiàn)和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 教師：我們已經(jīng)學(xué)過，物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的，原子已經(jīng)是很小很小的微粒了，其直徑只有10-10米，所以在十九世紀(jì)以前，人們一直認(rèn)為原子是不可再分的中性粒子。1897年英國物理學(xué)家湯姆生在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，而電子比原子小得多，因而人們才認(rèn)識(shí)到原子內(nèi)部還有結(jié)構(gòu)。 板書：〈電子的發(fā)現(xiàn)把人們帶入了原子內(nèi)部的世界〉 在同一時(shí)期人們還發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，對放射性現(xiàn)象的進(jìn)一步研究，人們認(rèn)識(shí)到原子核內(nèi)部還有結(jié)構(gòu)，原子核由比它更小的粒子組成?？梢娙祟悓陀^世界的認(rèn)識(shí)是沒有止盡的。我們先來學(xué)習(xí)放射性現(xiàn)象。 板書：〈放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)把人們帶入了原子核內(nèi)部的世界〉 (2)放射性現(xiàn)象 ①什么是放射性現(xiàn)象？ 教師邊寫邊說：像鈾(U)、釙(Po)、鐳(Rα)等元素能自發(fā)地放出一些人眼看不見的、能穿透黑紙使照相底片感光的射線，這種現(xiàn)象叫放射性現(xiàn)象。這些元素叫放射性元素。 ②射線究竟是什么？ 教師：在放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西呢？它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的性質(zhì)以外，還有些什么性質(zhì)？比如：這些射線帶不帶電呢？為了了解它們的性質(zhì)，還得通過實(shí)驗(yàn)。 教師：我們做什么樣的實(shí)驗(yàn)，才能判斷它們帶不帶電呢？(放射性現(xiàn)象中放出的射線若是帶電的，射線在磁場中將像通電導(dǎo)體那樣發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由偏轉(zhuǎn)的方向和磁體的N、S極位置還可判斷射線帶的是什么電。) 教師：我們利用已經(jīng)掌握的知識(shí)可以去探索還不知道的現(xiàn)象和規(guī)律，最基本的研究方法是通過實(shí)驗(yàn)。把放射性元素裝在一個(gè)壁很厚的鉛盒里(射線穿不透)，在盒壁上有一個(gè)小孔，放射線可由此孔射出，然后把它們放到兩個(gè)很強(qiáng)的磁極之間，再用照相底片把射線的軌道記錄下來。從照相底片上看到，放射線分成了三束，其中兩束向相反方向偏轉(zhuǎn)，說明這兩束射線帶異種電荷；中間一束偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電，是中性的。 這三種射線有哪些性質(zhì)呢？它們的實(shí)質(zhì)是什么呢？ 板書：〈射線由兩種帶異種電荷的粒子和一種不帶電的中性粒子組成〉 (3)三種射線 ①α射線 根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向和磁場方向的關(guān)系可以確定，偏轉(zhuǎn)較小的一束由帶正電荷的粒子組成，我們把它叫做α射線，α射線由帶正電的α粒子組成?？茖W(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)每個(gè)α粒子帶的正電荷是電子電荷的2倍，α粒子質(zhì)量大約等于氦原子的質(zhì)量。進(jìn)一步研究表明α粒子就是氦原子核。 板書：〈α射線的實(shí)質(zhì)就是高速運(yùn)動(dòng)的氦核流〉 由于α粒子的質(zhì)量較大，所以α射線的穿透本領(lǐng)最小，我們用一張厚紙就能把它擋住。 ②β射線 與α射線偏轉(zhuǎn)方向相反的那束射線帶負(fù)電荷，我們把它叫做β射線。研究發(fā)現(xiàn)β射線由帶負(fù)電的粒子(β粒子)組成。進(jìn)一步研究表明β粒子就是電子。 板書：〈β射線的實(shí)質(zhì)就是高速運(yùn)動(dòng)的電子流〉 實(shí)驗(yàn)還表明，β射線的穿透本領(lǐng)較強(qiáng)，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板。 ③γ射線 中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做γ射線，研究表明，γ射線的實(shí)質(zhì)是一種波長極短的電磁波，它不帶電，是中性的。 板書：〈γ射線是一種電磁波〉 γ射線的穿透本領(lǐng)極強(qiáng)，一般薄金屬板都擋不住它，它能穿透水泥墻和幾厘米厚的鉛板。 (4)γ射線的應(yīng)用和防護(hù) 由于γ射線穿透性極強(qiáng)，照到動(dòng)、植物上還能對細(xì)胞發(fā)生生物化學(xué)作用，因此在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)上都有重要應(yīng)用。在工業(yè)上可用它作金屬探傷，或檢查金屬板的厚度。例如，飛機(jī)、火車、輪船上的主軸是用鋼材鍛壓而成的，里面有沒有砂眼或裂縫呢？以前是用破壞法抽樣檢查的，可靠性差，又浪費(fèi)材料，現(xiàn)改用γ射線來探查，準(zhǔn)確度高，又不損耗材料；在農(nóng)業(yè)上用γ射線來適當(dāng)照射種子，能使農(nóng)作物增產(chǎn)，還能增強(qiáng)某些作物的抗病能力，改良農(nóng)作物的品質(zhì)；在醫(yī)學(xué)上還可用γ射線作"放療"，醫(yī)治惡性腫瘤。 事物總是一分為二的，γ射線能殺死癌細(xì)胞，也能殺死正常細(xì)胞，或使正常細(xì)胞癌變，因此在使用放射性元素時(shí)，要注意射線的防護(hù)，要防止放射性物質(zhì)泄漏，以免對水源、空氣和工作場所造成污染。 (5)原子核的組成 深入研究表明，放射性現(xiàn)象中放出的三種射線都是從放射性元素的原子核內(nèi)釋放出來的，這表明原子核也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 原子核內(nèi)究竟還有什么結(jié)構(gòu)？原子核又是由什么粒子組成的呢？這是個(gè)很復(fù)雜的問題，直到目前原子核內(nèi)部的細(xì)微組成情況仍是科學(xué)研究的尖端項(xiàng)目之一?，F(xiàn)在我們只是粗淺地、簡單地介紹原子核內(nèi)部的基本組成情況。 ①英國物理學(xué)家盧瑟福在1919年做核反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，經(jīng)過研究證明，質(zhì)子帶正電荷，其電量和一個(gè)電子的電量相同，它的質(zhì)量等于一個(gè)電子質(zhì)量的1836倍。進(jìn)一步研究表明，質(zhì)子的性質(zhì)和氫原子核的性質(zhì)完全相同，所以質(zhì)子就是氫原子核。 ②1932年英國物理學(xué)家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，通過研究證明中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量基本相同，但是不帶電，是中性粒子。在對各種原子核進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和電子是組成原子核的兩種基本粒子。 板書：〈原子核是由質(zhì)子和中子組成的〉 現(xiàn)在我們已經(jīng)知道：氫原子核(H)最簡單，它就是一個(gè)質(zhì)子，核外有一個(gè)電子繞著它轉(zhuǎn)；氦原子核(He)是由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成的，核外有2個(gè)電子繞著它轉(zhuǎn)；鋰原子核(Li)是由3個(gè)質(zhì)子和4個(gè)中子組成的，核外有3個(gè)電子分兩層繞著它轉(zhuǎn)；鈹原子核(Be)由4個(gè)質(zhì)子和5個(gè)中子組成，核外有4個(gè)電子分兩層繞著它轉(zhuǎn)……同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律： 板書：〈各種原子核內(nèi)質(zhì)子的個(gè)數(shù)(核的電荷數(shù))和核外電子的個(gè)數(shù)都相同，它也等于該種元素在元素周期表中的原子序數(shù)；原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫做核的質(zhì)量數(shù)，它等于該元素原子量的整數(shù)部分?！? ③在某種核反應(yīng)中，一個(gè)中子變成一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子。這就是原子核內(nèi)沒有電子，又會(huì)放出電子，產(chǎn)生β射線的原因。 3.小結(jié)(略) 4.布置作業(yè) 閱讀課本，了解放射性現(xiàn)象和原子核組成的基本情況。 第三節(jié) 核能 (一)教學(xué)目的 1.常識(shí)性了解核能和釋放核能的兩條途徑——裂變和聚變。 2.進(jìn)行物理學(xué)研究方法的啟蒙教育。 3.介紹我國科學(xué)家的成就，進(jìn)行愛國主義教育。 (二)教具 鈾核裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以及原子彈、氫彈爆炸后產(chǎn)生的蘑菇云掛圖，我國試爆第一顆原子彈、氫彈的錄像資料及播放設(shè)備。 (三)教學(xué)過程 1.引入新課 教師：科學(xué)家們在天然放射性現(xiàn)象的研究中，發(fā)現(xiàn)了極其微小的原子核內(nèi)部還有結(jié)構(gòu)，原子核也是可以變化的。為了研究原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家們嘗試用粒子去"轟擊"原子核，最初是用α粒子去轟擊，后來又用質(zhì)子、中子去轟擊，發(fā)現(xiàn)都能引起原子核的變化——核反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)在某些核反應(yīng)過程中能釋放出大量能量。由于原子核的變化而釋放的巨大能量，我們把它叫做核能。 2.進(jìn)行新課 板書：〈第三節(jié) 核能〉 (1)什么叫核能？ 板書：〈由于原子核的變化而釋放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。〉 (2)釋放核能的兩條途徑 教師：經(jīng)過科學(xué)家們的大量實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，發(fā)現(xiàn)釋放核能可以有重核的裂變和輕核的聚變兩條途徑。 ①重核的裂變 教師結(jié)合課本 圖14-6或掛圖講解：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，用中子去轟擊質(zhì)量數(shù)為235的鈾，鈾核會(huì)分裂成大小相差不大的兩部分，這種現(xiàn)象叫做裂變。 裂變后的產(chǎn)物以很大的速度向相反方向飛開，與周圍的物體分子碰撞，使分子動(dòng)能增加，核能轉(zhuǎn)化成周圍物體的內(nèi)能。實(shí)驗(yàn)表明，裂變時(shí)釋放的核能十分巨大，1千克鈾-235中的鈾核如果全部發(fā)生裂變，釋放出的核能相當(dāng)于2500噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)放出的能量，是同樣質(zhì)量煤燃料時(shí)放出能量的2.5106倍。 從圖中看到，鈾-235只有在中子的轟擊下才能發(fā)生裂變，放出核能，那么是不是要不斷地從外界提供中子，才能維持鈾核的不斷裂變呢？科學(xué)家們從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，(指著鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的掛圖講解)鈾-235核在受到中子的轟擊后，裂變成2個(gè)差不多大小的新粒子的同時(shí)，還釋放出2～3個(gè)新中子，這2～3個(gè)中子又去轟擊其它鈾235核，引起2～3個(gè)新鈾核裂變，又各放出2～3個(gè)中子，這些中子又去轟擊更多的軸核發(fā)生裂變……隨著一個(gè)軸核裂變的發(fā)生，會(huì)引起越來越多的鈾核發(fā)生裂變。這樣，裂變就不斷地自行持續(xù)下去，這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 如果對裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)引起大量的鈾核發(fā)生裂變，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)釋放出巨大的核能，發(fā)生猛烈的爆炸。原子彈就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。(指著原子彈爆炸后升起的蘑菇云掛圖)這就是原子彈爆炸時(shí)釋放的巨大核能產(chǎn)生的高溫高壓氣體向外擴(kuò)散時(shí)所升起的蘑菇狀煙云，其上升的高度可達(dá)幾百米，其破壞力和殺傷力都是十分巨大的。 但是如果我們能夠控制裂變式反應(yīng)的速度，使核能緩慢地、平穩(wěn)地釋放出來，就能夠代替化石燃料，進(jìn)行和平利用。能夠緩慢地、平穩(wěn)地釋放裂變產(chǎn)生的核裂變的裝置叫做核反應(yīng)堆。人們已經(jīng)成功地生產(chǎn)出各種規(guī)格的核反應(yīng)維，它是核潛艇、核動(dòng)力破冰船、核電站等設(shè)施的核心部件。 ②輕核的聚變 教師結(jié)合課本圖14-9講解(教師可邊講邊在黑板上畫此圖)： 科學(xué)家們在對核反應(yīng)的研究中還發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)較輕的原子核結(jié)合成一個(gè)較重的原子核時(shí)，也能釋放出核能，這種現(xiàn)象叫做聚變。 由于聚變必須在極高的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行，所以也叫熱核反應(yīng)。例如把一個(gè)氘核(質(zhì)量數(shù)為2的氫核)和一個(gè)氚核(質(zhì)量數(shù)為3的氫核)在高溫、高壓的環(huán)境下結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)，就會(huì)釋放出核能。氫彈就是利用這個(gè)原理制成的。氫彈的威力比原子彈要大得多，(指著氫彈爆炸后升起的蘑菇云掛圖說)這是氫彈爆炸后升起的蘑菇云，比原子彈的威力要大幾十倍。我們最熟悉的太陽內(nèi)部就在不斷地進(jìn)行著大規(guī)模的核聚變反應(yīng)，由此釋放出的巨大核能以電磁波的形式從太陽輻射出來，地球上的人類自古以來，每天都享用著這種聚變釋放出的核能。 我國物理學(xué)家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理學(xué)家錢三強(qiáng)和何澤慧在法國學(xué)習(xí)和工作期間與法國兩個(gè)研究生一起，第一次發(fā)現(xiàn)了鈾核裂變的三分裂和四分裂現(xiàn)象。解放后從1960年開始，王淦昌等一批優(yōu)秀的物理學(xué)家和其他人員，在西北高原的實(shí)驗(yàn)室里，在荒無人煙的沙漠試驗(yàn)場中奮發(fā)圖強(qiáng)、艱苦奮斗，經(jīng)過4年的艱辛工作，于1964年10月16日成功地爆炸了我國的第一顆原子彈(播放我國第一顆原子彈試爆的的錄像資料)，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，現(xiàn)在我們的運(yùn)載工具--火箭技術(shù)也已相當(dāng)成熟了，不但給自己發(fā)射衛(wèi)星，還替外國發(fā)射衛(wèi)星，信譽(yù)很高。當(dāng)然我國研制核武器只是為了打破核壟斷，抑制核訛詐，最終能夠消滅核武器。 人們現(xiàn)在還不能像控制裂變那樣有效地、隨心所欲地控制聚變反應(yīng)，和平利用聚變釋放的核能，但是由于核聚變可以釋放比裂變更大的核能，而且不像裂變那樣會(huì)產(chǎn)生較大的放射性污染，其原料氘和氚等又比鈾豐富得多，因此控制聚變反應(yīng)是一個(gè)非常吸引人的課題。目前世界上不少國家都在積極研究聚變的人工控制并已取得了一定的進(jìn)展。我們國家在這方面也沒有落后，自己研制的可控核聚變的實(shí)驗(yàn)裝置--中國環(huán)流器1號(hào)已于1984年順利啟動(dòng)，已經(jīng)取得不少研究成果，至今仍在繼續(xù)工作中。同學(xué)們將來也許能參與其中，成為我國和平利用聚變釋放核能的有功人員，為開發(fā)我國的新能源作出重大的貢獻(xiàn)，我們衷期待著這一天。 3.總結(jié)： 板書： 重核的裂變--鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(原子彈，核反應(yīng)堆) 核能的釋放 輕核的聚變(氫彈，"中國環(huán)流器1號(hào)") 4.布置作業(yè) 閱讀課本，知道什么是核能，了解釋放核能的兩條途徑。